Fragmentos de la Industria 4.0: Sistemas ciber físicos
Muchos sabemos lo que son sistemas o incluso no, pero ¿Conocemos sobre sistemas Ciber físicos? Parece ser un nombre de películas de ciencia ficción de un futuro muy lejano, sin embargo, los sistemas ciber físicos son de hecho una realidad.
Sus siglas en inglés representan Cyber-Physical System CPS, estos sistemas representan a todo dispositivo que compone capacidades computacionales, conexión y almacenamiento para controlar e interactuar sobre un proceso físico [1]. Lo que hace más interesante a los sistemas ciber físicos es que permite la interacción entre máquinas y procesos, cosa que antes no se hacía en la industria y hoy por hoy es uno de los pilares fundamentales para entrar al mundo de la industria conectada o industria 4.0
Industria 4.0
Los sistemas ciber físicos se adhieren al hecho de que tienen que ver con el mundo de la mecatrónica, es decir, trabaja de la mano de la parte mecánica, electrónica y eléctrica; por tanto, estos sistemas ajustan sus bases sobre la teoría de esta disciplina. Para comprender mejor cómo los sistemas ciber físicos fundamentan su teoría en diferentes disciplinas se puede observar la figura 2 a continuación:
Disciplinas que componen los CPS
De esta manera se puede tener una mejor noción sobre qué es un sistema ciber físico, lo que básicamente representa una interacción entre el hardware y software del sistema, cosa que antes no sucedía y estos representaban sistemas aislados, ahora tras el concepto de sistema ciber físico, estos dos conceptos se pueden tratar y complementar en un solo sistema; de aquí que deriva la necesidad de trabajar con ramas de estudio tales como la mecánica, eléctrica, electrónica, computación, comunicaciones, control, trabajando en conjunto para la evolución electromecánica de un producto en función de la evolución de los sistemas ciber físicos mismos.
¿Relación de los sistemas ciber físicos y la industria 4.0?
La industria 4.0 puede ser definida como un sistema totalmente digitalizado el cual interactúa con todas las unidades y clases organizacionales que puede tener una empresa o industria como tal [2]. La industria 4.0, viene de la mano de lo que se puede considerar como la cuarta revolución industrial. En este ámbito juega un papel sumamente importante la recolección y sobre todo el análisis de los datos, siendo así que, en la actualidad, los datos son considerados como el nuevo petróleo de la época. La recolección y el análisis de los datos, permite generar un valor agregado las industrias, por lo que esto, representa una de las características más importantes en la industria 4.0.
Se encuentra claro que las grandes cantidades de datos y su debido análisis, son importantes, pero dentro del concepto de industria 4.0, se tiene definiciones más allá de solo datos. Se debe considerar que la cuarta revolución industrial significa también una interconexión masiva de sistemas y dispositivos digitales. De los cuales se desprenden bases tecnológicas tales como IOT, sistemas ciber físicos, inteligencia artificial, robótica. Permitiendo así obtener procesos más óptimos con mayor productividad, para poder predecir, controlar, planear y producir, ya sea nuevos procesos dentro de la industria o nuevos productos, que como bien se menciona en el podcast, es importante el equilibrio entre nuevos procesos y nuevos productos en una empresa o industria que se encuentre evolucionando con los conceptos de una industria conectada.
Sistemas ciber físicos y la industria 4.0
Entonces surge una duda, es lo mismo automatizar un proceso mediante sistemas ciber físicos que automatizar un proceso solo con PLC’s?
Un sistema ciber físico se encuentra compuesto por objetos tanto de hardware como de software, estos objetos se conectan entre sí directamente o a través de internet, formando un único sistema en red. Los sistemas ciber físicos presentan varias ventajas al trabajar con ellos debido al entorno dinámico que estos poseen, de igual forma la escalabilidad que brindan los sistemas ciber físicos es que pueden expandirse sin alterar el sistema en el cual se encuentran trabajando, permiten visualizar el sistema en cualquier parte a tiempo real, ofrece mejoras de rendimiento y también una ventaja importante a mencionar son los sensores y prototipos conectados a la nube.
Respecto a la comparación entre la automatización de procesos con sistemas ciber físicos y la automatización de procesos con PLCs, es evidente que existe una gran diferente entre ellos, puesto que un sistema ciber físico ofrece la capacidad de poder utilizar la información que adquiere de su entorno y tener la capacidad de aprender y evolucionar a partir de haber procesado esta información. Cosa que un PLC podría realizarlo, pero siempre y cuando cuente con la capacidad necesaria de poder integrar un controlador inteligente. También es importante recalcar que un sistema ciber físico ofrece ventajas tales como una mayor capacidad de interconexión y más velocidad en el intercambio de información. Los sistemas embebidos son diseñados con el afán de cumplir específicamente con una o algunas actividades, son diseñados para un propósito en específico, de manera contraria sucede con los sistemas ciber físicos con su característica de escalabilidad. Finalmente, de forma que se menciona en [3] una característica de los sistemas ciber físicos es que permiten dotar a los dispositivos de control industriales actuales de altas capacidades de computación, almacenamiento y comunicación tanto local como remota convirtiéndolos en dispositivos inteligentes y autónomos; algo que un PLCs como tal no cuenta con este tipo de característica. Por lo tanto, los sistemas ciber físicos pueden representar un medio por el cual un PLCs pueda interactuar de forma inteligente con otros dispositivos industriales en su entorno.
Elementos para automatizar procesos
Referencias
[1] | E. Rodal, «Podcast Industria 4.0,» 26 Marzo 2019. [En línea]. Available: https://www.podcastindustria40.com/sistemas-ciber-fisicos/. |
[2] Jaskó, S., Skrop, A., & Holczinger, T. (2020). Development of manufacturing execution systems in accordance with Industry 4.0 requirements. Elsevier, 1-2.
[3] Wolf, W. (2019). Cyber-physical Systems. Embedded computing, 88-89.
[4] García, C., & Castellanos, E. (2019). Desarrollo de sistemas ciber-físicos de producción para Procesamiento por lotes usando normas IEC-61499 e ISA-88. Ingeniare, 443-453.
